纯电动汽车驱动电机选择方法及仿真研究

作者:李明远 刊名:潍坊学院学报 上传者:施连敏

【摘要】介绍了纯电动汽车对驱动电机的要求,建立了纯电动汽车用驱动电机性能参数的数学模型,分析总结了其基本特性参数的初步确定原则;然后利用Advisor软件进行整车仿真模拟,验证方法的可行性,并为电机的快速选择和后续车辆动力传动系统匹配优化提供了依据。

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纯电动汽车因为高效率、低噪声、零排放等显著优点,在节能和环保方面具有无可比拟的优势,其应用和普及是汽车工业可持续发展的必然趋势。作为纯电动汽车的心脏,电力驱动系统从功能角度分,可分为电气和机械两大部分,其详细结构分类如图1所示,其中电动机又是驱动系统的核心部分,它需要经常变换运行方式,因此要求电力驱动系统响应迅速、调速范围宽,同时性能稳定。否则,直接影响电动汽车的最高车速、加速性能及爬坡性能等,所以确定电机类型及其参数进而对电机进行选择至关重要,从而才能满足纯电动汽车的特殊要求[1]。1纯电动汽车对驱动电机的要求-!!j_由劫和由于纯电动汽车特殊的工作环境,对驱动电机的要求比普通电@M动机更高,主要体现在以下几个方面[2]:~]~2|功率转化器(1)驱动电机的过载能力强|^,从减轻质量和确保工作效率的角度,电机功率不宜过大,因此要g__iI肝_@求电机瞬时功率和最大转矩要大,即要电机过载能力强,以满足汽车嬈innJ觀传起步、加速和上坡的动力需求。L_J~f(2)驱动电机的调节性能好邊H车轮为适应行驶工况的频繁变化,要求驱动电机有较宽的调速范围_一和聽的调速特性,可实现低速恒转矩和高速恒功糊速。m1(3)驱动电机的效率高、逆向工作性能好在驱动电机的整个运行范围内,均有很高的效率,以节约电能,提高电动汽车一次充电的续驶里程,另外,电机可在发电机状态下高效工作,以实现制动能量回馈,进一步提高续驶里程。(4)驱动电机工作可靠性好、结构尺寸小要求驱动电机在较为恶劣的环境下能长期稳定可靠工作,并且使用维修方便,结构尺寸小、质量轻(约为普通电动机的1/31/2),以便纯电动汽车整车空间布置,减轻车重,提高动力性和经济性。(5)其他要求驱动电机结构简单,适合于大批量生产,价格低,运行噪声小等。2驱动电机性能参数的初步确定原则在传统汽车中,发动机作为动力源,而纯电动汽车的动力总成装置中由驱动电机替代发动机,动力电池组替代汽油或柴油,没有燃油消耗量、燃油经济性等指标,需考虑百公里耗电量、最大续驶里程等性能指标。因此,驱动电机的机械输出特性必须满足纯电动汽车的运行要求。驱动电机参数匹配主要包括电机的峰值功率和额定功率、最高转速和额定转速等。 2.1以动力性能指标确定峰值功率和额定功率确定驱动电机功率时,应尽可能使电动机在运转时经常处于高效率范围,以获得较高的能量转化效率。驱动电机的额定功率(尺)必须满足最高车速时的功率(PJ、最大爬坡度时的功率(?,)及加速性能的功率(PJ要求,即:Pe^max{Pu,P,,Pa}(1)其中:p=^(Vl&fv+y3(2)“取(3600磁76140>Pl=3600^(msfC0Sa^Pa=[ta(¥?)+音/+音X舍^]/3600式中:tw为最高车速,km/h;y为传动系机械效率;m为纯电动汽车整备质量,kg;/为滚动阻力系数;CD为空气阻力系数;A为迎风面积,最大爬坡度;m为爬坡车速,km/h;^为汽车的加速末速度,km/h-,ta为汽车加速时间,s;g为重力加速度,m/s2。电机的峰值功率与额定功率的关系为:Pcmax=APe(5)式中:A为电动机的过载系统,一般为23。2.2以常规车速确定额定转速驱动电机的额定转速(?)和最高转速(《_)的选取应符合驱动电机的转矩转速特性要求,在车辆起步即电机启动时,获得恒定的大扭矩,同时在高速时获得恒定的高功率w。应结合变速器和最终传动比来选择驱动电机的最大转速,还应考虑电机效率和连续转动特性等因素。理想驱动电机速度特性可由图2所7jNo计算公式如下:;?max-0>377r…!n=Bn(7)

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